第二节　资源综合利用　环境保护第二课时 公开课

第四章与自然资源的开发利用

第2节资源综合利用 环境保护（第1课时）

知识与技能

1、了解煤、石油和天然气的组成，及其综合利用的一般过程和原理。

理。

3、以煤、石油和天然气等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实验物质转化过程中的作用。

情感态度与价值观

1、以煤、石油和天然气等自然资源的综合利用为例，让学生认识到化学在自然资源综合利用方面的重要价值；

2、通过煤、石油和天然气等自然资源的综合利用，培养学生形成绿色化学的思想。

教学重点

化石燃料综合利用的一般过程和原理。

教学难点

化石燃料综合利用的原理

教具准备

多媒体、投影仪

课时安排

1 课时

教学过程

2、了解化学方法在实验物质转化过程中的作用。

过程与方法

1、通过对数据进行分析，直接体会化石燃料在现代社会中的重要性。

2、通过对煤和石油综合利用后的产物的介绍，了解煤和石油的组成以及它们综合利用的一般过程和原【资料卡片】

表1 国内一次能源消费占比统计与预测（2010、2015、2020）

煤炭

石油

天然气

非化石能源

2010 69.20% 17.40% 4% 9.40% 2015 64% 18.1% 5.90% 12% 2020 58% 17% 10% 15% 表2 煤干馏的主要产品和用途

产品

出炉煤气

焦煤气

粗氨水

粗苯

煤焦油

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

用途

气体染料、化工原料

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材

料

染料、医药、农药、合成1

材料

沥青

焦炭

碳

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石、燃料

【引入课题】从上表中可以看出，煤、石油、天然气仍是当今人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，如乙烯和苯就是从石油和煤中提取出来的。化石燃料是不可再生能源，其综合利用越来越受人们的重视。这节课我们要学习探讨如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，

一.

煤、石油、天然气的综合利用：从煤、石油、天然气获得基本化工原料。

1.

煤的综合利用：

(1)煤的成分：

提问1：煤是不是碳？

图1

煤的组成

总结：煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。其组成以碳元素为主，还含有H、O、N、S 等元素。

(2)煤的综合利用途径：通过煤的干馏、煤的气化和液化获得洁净的燃料和多种化工原料。，

①煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程叫做没得干馏，也叫煤的焦化。(煤的干馏产物见P95)

②煤的气化：将煤转化为可燃性气体过程。（主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气等）

高温

主要反应：

C(s) ＋

H2O(g)

CO(g) ＋

H2(g)

( 水煤气

)

③煤的液化

直接液化：煤

+ H2

液体燃料

催化剂

间接液化：煤

H2

＋

CO

甲醇（CH3OH）

2

提问2：（1）煤的干馏属于物理变化还是化学变化？

（2）为什么要进行煤的干馏、气化和液化？

2.天然气的综合利用

资料：

天然气

一种高效、清洁的化石燃料

随着我国“西气东输”管线的全面贯通，越来越多的地区将使用天然气。2007年7月4日前，北京将完成全部煤气置换天然气，成为全国第一个全部使用清洁能源的大型城市。广州市也将在2010年全部完成天然气的置换。一个“天更蓝、水更清、树更绿、花更艳”，生活更美好的天然气时代即将到来。

提问3：请结合上述材料和课本P96内容，总结归纳出天然气的用途

答：（1）燃料；（2）是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇以及合成分子内含两个或多个碳原子的其他有机化合物。

3.石油的综合利用：石油炼制后的产品绝大多数用作燃料使用，不到10%的石油转化为化工原料。

I.石油的成分：石油是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃及少量的芳香烃）组成的混合物。（没有固定的沸点）

原油：

未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体，不能直接使用。

Ⅱ.石油的炼制

（1）石油的分馏（物理加工过程）：

A.石油分馏的原理：利用各种烃的沸点不同，将石油不断的加热----汽化----冷凝---液化，把石油分离成不同

沸点范围

的蒸馏产物（叫做馏分，仍然是混合物）的过程叫做石油的分餾。

B.实验室蒸馏石油的装置（如下图）：

①

仪器名称：

① 温度计 ；

②

蒸馏烧瓶

；

⑥

③

冷凝器

；

③ ④ 接收器 。

②

④

图中：⑤是

冷

水进口；

⑥是

热

水出口。

⑤ 装置②中要加

碎瓷片 ，以防止

暴沸

。

C.石油分馏主要产品

3

（1）

石油气 液化石油气。 （2）

汽油、煤油、柴油、重油

等。

（2）石油的裂化（化学加工过程）：在一定条件下，将相对分子质量较

大、沸点较高

的

烃断裂为相对分子质量较小

的烃的过程。

主要目的：提高轻质油（汽油、煤油、柴油）的产量，同时得到石油裂化气。

原 料：石油分馏产品（重油）

反 应：以十六烷的催化裂化反应为例：

催化剂

加热、加压

十六烷

辛烷

辛烯

C16H34

C8H18

＋

C8H16

催化剂

C8H18

C4H10

＋

C4H8

辛烷

加热、加压

丁烷

丁烯

催化剂

C4H10

CH4

＋

C3H6

加热、加压

丁烷

甲烷

丙烯

C4H10

C2H6

＋

C2H4

催化剂

加热、加压

丁烷

乙烷

乙烯

催化裂化

裂化气

（含乙烯、丙烯、甲烷等）

主要产品：重油

汽油、煤油、柴油

分馏所得汽油（直镏汽油）：烷烃

汽油：C5～C11的烃的混合物

裂化所得汽油：烷烃和不饱和烃（具有烯烃的性质）

（3）石油的裂解（深度裂化—化学加工过程）：采用比催化裂化更高的温度，使碳碳键断裂

的更彻底，。主要目的得到气态的不饱和烃。

原

料：汽油

主要目的：制得石油裂解气，进行三大合成。

高温裂解

主要产品：

汽油

石油裂解气（含乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯）

（4）石油的催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状

烃转化为环状烃（如苯或甲苯等）

4

图4—6原油的分馏及裂化的产品和用途示意图

煤

气（主）

：CO 、H2

清洁燃料

天

然

气（主）

：CH4

压缩天然气（主）

：甲醇

（CNG）

液化石油气（主）

：烃类（丙烷）(LPG)

【随堂练习】

1.下列说法正确的是----------------------------------------------------------（

） A．煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是取之不尽的

B．煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素

C．石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素

D．煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形

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成的。

2.从地下开采出的最主要的三种矿物燃料中，呈气态的燃料是_天然气_，主要成分的化学式为

CH4 ；呈液态的燃料是石油_，主要含碳_和_氢_元素；呈固态的燃料是_煤 ，主要含碳元素。

3.下列变化是化学变化的是---------------------------------------------------（ ）

A．石油蒸馏 B．煤干馏 C．干冰升华 D．煤燃烧

4.下列说法错误的是----------------------------------------------------------( ) A、石油中含有C5一C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B、用C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C、煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D、煤中含有苯和甲苯，可以先用干馏后用分馏的方法把它们分离出来

3．下列说法中正确的是-------------------------------------------------------( ) A、将煤加强热使它分解的过程叫干馏

B、煤经过干馏, 可生产出焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等

C、石油经过减压分馏, 可以得到更多的汽油

D石油通过裂化, 可以获得汽油、煤油、润滑油、凡士林和石蜡等

4．石油催化裂化的目的是-----------------------------------------------------( ) A、把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

B、把直链烃转化为芳香烃

C、除去含碳杂质

D、提高汽油的质量和产量

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